Методика определения выхода по току (ВТ) цинка.

Необходимое оборудование:

Аналитические весы с ценой деления желательно не менее 0,0001 г.
Источник тока (выпрямитель) на ток 2-5А (например Б5-46; Б5-47; Б5-48);
Амперметр с ценой деления 0,01 А (10 мА);
В качестве электролитической ячейки можно использовать любую емкость из инертного материала любой формы, например, прямоугольной (см. рисунок) или цилиндрической – стакан объемом 0,5-1 л.
В качестве анодов используют цинковые пластинки, между которыми помещают образец – катод прямоугольной формы, вырезанный из стали. Размер катода 0,25´0,2 дм (рабочая площадь поверхности (S) катода 0,1 дм²).

Расчет выхода по току.

1. Выбирают плотность тока ( i ) при которой предполагается определять ВТ, например, 1,5 А/дм². Рассчитывают ток (I), соответствующий данной плотности тока, который надо выставить на амперметре: I = i·S = 1,5 (А/дм²) ·0,1 (дм²) = 0,15 А.

2. Продолжительность электролиза выбирают с учетом того, что масса получаемого осадка должна быть не менее 0,05 г. Для приведенных выше плотности тока и размера образца (катода) указанный привес будет соответствовать толщине покрытия более 10 мкм. Для получения более достоверных результатов рассчитывают время электролиза (t), необходимое для нанесения покрытия толщиной 15 мкм, условно принимая выход по току равным 100%:

τ = (δ·ρ)/(q·i·ВТ) (ч), где

δ – толщина покрытия,
ρ – плотность цинка 7,13 г/см³,
q - электрохимический эквивалент цинка 1,22 г/(А·ч),
(q=М/nF =65,4 / (2·26,8) )

3. Рассчитывают ВТ цинка по следующей формуле: ВТ = m_i_{, практ} / (q·I·τ), где

m_i_{, практ} – количество граммов металла, осадившегося на катоде, г;

I – значение тока, выставленное на источнике тока, А;

t - время электролиза, час;

q – электрохимический эквивалент цинка, 1,22 г/(А*ч).

Порядок проведения опыта.

1. После проведения всех необходимых по техническим условиям подготовительных операций (таких как, например, обезжиривание, травление, активирование) тщательно просушенный стальной образец взвешивают на аналитических весах.

2. В электролизер наливают исследуемый раствор, в него помещают стальной катод и цинковые аноды. Расстояние между катодом и анодом не менее 4 см.

3. На источнике питания выставляют необходимое значение тока.

Включают электрический ток, время электролиза контролируют по секундомеру.

4. По окончании электролиза образцы извлекают из ячейки, промывают, тщательно просушивают, взвешивают на аналитических весах и проводят окончательный расчет выхода по току цинка

Рис.1 Схема расположения электродов в электролизере.

1 – Электролитическая ячейка, заполненная электролитом цинкования

2 – аноды

3 – стальной катод

Павлов М.Р.